斜齿轮副静态传递误差的模糊计算方法

齿轮副静态传递误差是衡量齿轮副动态性能的一个主要参数。为了能够实现在设计阶段预测齿轮系统的动态特性 ,减小齿轮系统的振动及噪声 ,并能够实现齿轮系统的动态设计 ,首先需要确定啮合齿轮副误差激励的大小。为此 ,该文分别计算了齿轮副综合误差及弹性变形 ,并首次考虑误差影响因素的边界模糊性 ,把模糊数的概念引入到齿轮副静态传递误差的计算中 ,给出了模糊静态传递误差的计算方法 ,从而为实现齿轮系统的模糊动态优化设计打下了基础。     

考虑变位系数的直齿轮啮合特性分析

使用有限元方法研究直齿轮传动的啮合特性.基于APDL建立变位直齿轮副参数化有限元模型,采用显式动力学分析软件LS-DYNA对齿轮副啮合过程进行数值仿真,得到齿轮啮合产生的动态接触力以及动态传递误差,研究了齿轮变位系数对于齿轮啮合特性的影响,将动态传递误差与静态传递误差进行对比,分析了二者产生差异的原因.研究表明不同变位系数下,啮合频率都是主要的频率成分,其他频率成分的幅值受到变位系数的影响,接近固有频率的倍频幅值较大.静态传递误差与动态传递误差在时域和频域上都存在较大区别.     

面齿轮副扭转振动建模与分析

面齿轮副在航空领域和汽车领域具有重要的应用前景。扭转振动问题是面齿轮副的核心问题之一。该文研究了面齿轮副扭转振动的建模与分析方法。建立了单输入单输出面齿轮副扭转振动模型,该模型包含非对称时变啮合刚度、间隙非线性、静态传动误差等因素。基于加载接触分析,提出面齿轮副扭转啮合刚度的计算方法,并对某型面齿轮副的非对称时变啮合刚度进行了计算。通过与Abaqus有限元动力学计算结果进行对比,验证了扭转振动模型的有效性。基于所建立的模型,分析了面齿轮副设计状态时的动态特性,研究了啮合刚度、啮合间隙、静态传动误差、扭矩波动等因素对面齿轮副动态特性的影响,以及面齿轮副蕴含的非线性动力学响应。结果表明:所提出的面齿轮副扭转振动建模方法是有效的,所建立的模型能够用于研究面齿轮副的啮合特性、动态特性,指导以及校核面齿轮副的设计。     

宽斜齿轮副啮合刚度计算及扭振特性的研究

该文以宽斜齿轮副接触线的长度变化代替齿轮瞬时啮合刚度的变化，建立了宽斜齿轮副单自由度扭振动力学模型；运用傅立叶级数的形式，计算了一对宽斜齿轮副的瞬时啮合刚度及一对啮合轮齿的啮合刚度；采用四阶变步长Runge-Kutta法，求解出在给定时间范围内系统的动态响应，分析了齿轮副在误差及刚度激励作用下系统的扭振特性，并根据位移动态响应求出齿轮副的动载系数。     

齿轮-箱体-基础耦合系统的振动分析

建立了齿轮传动系统集中质量模型,采用子结构法通过箱体有限元模型提取其集中质量参数,采用间接物理参数识别法通过基础加速度导纳提取其模态参数并转换为集中质量参数,并根据界面协调条件建立了齿轮-箱体-基础耦合系统的动力学模型.以单级斜齿轮传动装置为例,计算了耦合系统在齿轮时变啮合刚度激励下的齿轮动态传递误差、轴承支反力及箱体振动.耦合箱体与基础前后的系统动力学分析对比表明:箱体及基础柔性对齿轮动态传递误差的影响较小,而对轴承支反力波动及箱体振动的影响较大;耦合模型能更准确地反映系统的动态特性.     

双曲型法向圆弧齿轮传动的动力学分析

为探究啮合刚度、传动误差及侧隙对双曲型法向圆弧齿轮传动动态响应的影响,建立齿轮副的动力学方程,并在数值计算的基础上进行仿真分析。运用有限元方法,计算接触位置处的载荷及变形,并对时变啮合刚度、静态传动误差和侧隙进行量化分析。仿真结果表明：对振动位移响应影响最大的是侧隙,其次是时变啮合刚度;对动态啮合力影响最大的则是时变啮合刚度和侧隙。     

齿轮系统谐波共振频率因子与主共振响应研究

在已建立的考虑动态刚度、传递误差及齿侧间隙单对直齿轮传动系统动力学分析模型基础上，将齿侧间隙引起的刚度非线性函数按7次多项式拟合。运用多尺度方法分析了系统中存在的多种谐波共振频率因子，导出了系统在内部激励作用下主共振响应时稳态振动的频率响应方程，绘制了相应的频率响应曲线，并分析了系统中的静态栽荷、动态栽荷及阻尼对主共振响应的影响。     

双圆弧齿轮传动的动力学模型

本文根据双圆弧齿轮的啮合原理和传动特点，建立了包括静态传递误差、时变啮合刚度、阻尼等影响因素的双圆弧齿轮传动的动力学模型，为开展双圆弧齿轮传动的动态特性研究提供了参考     

一般性直齿面齿轮双分支传动系统静态均载特性

为系统研究面齿轮分支传动系统的静态均载特性,分析了非正交偏置的一般性直齿面齿轮双分支布置形式、系统啮合相位差,考虑安装误差和弹性变形推导了系统的变形协调条件,并与扭矩平衡条件和静力平衡条件联立,建立了非正交偏置的一般性直齿面齿轮双分支传动系统的静力学扭矩分配模型,给出了静态均载系数的计算方法,分析了安装误差、输入载荷、支撑刚度、扭转刚度及啮合刚度波动幅值对静态均载特性的影响.结果表明:分流级轴错角误差对均载性能影响最大,且当存在安装误差时,输入载荷和扭转刚度对均载性能有重要影响;为获得系统的均载,应消除啮合相位差影响,并采用偏置分流传动形式,同时减小输入小轮支撑刚度及各齿轮副啮合刚度波动幅值.     

齿轮副整体误差及其获取方法

针对传动误差在研究和评价齿轮传动质量中的一些局限性,从我国首创的齿轮整体误差测量技术入手,提出了齿轮副整体误差的概念．依据空间解析几何和齿轮啮合原理建立了齿轮副整体误差的数学模型,应用误差作用原理从微观角度推导了齿轮副整体误差与主、从动轮的齿轮整体误差的关系,定义了齿轮副整体误差曲线的基本组成单元,给出了理论单元齿轮副整体误差曲线的解析方程,在建立的接触面坐标系中推导了单元齿轮副整体误差曲线的基本算法;然后详细介绍了齿轮副整体误差的获得方法和具体计算过程,并在齿轮整体误差测量仪CZ450的硬件基础上开发了齿轮副整体误差测量系统,给出了测量实例;最后在与传动误差比较的基础上,分析了齿轮副整体误差的优点．     

基于遗传算法的直齿圆柱齿轮修形优化减振

为了准确地确定齿轮修形参数,在分析传递误差对齿轮振动影响的基础之上,依靠有限元模型模拟了一对修形齿轮的啮合过程,并引入遗传算法,以减小齿轮的传递误差的波动为目标,对齿轮的修形参数进行了高精度的优化设计.研究表明,该方法确定的齿轮修形参数精确、有效,能够避免啮合冲击,并且能大幅度减小齿轮的动态传递误差波动,为无声齿轮的研究指出了新的设计方法.     

胶印机齿轮传动系统动力学建模及优化设计

为了提高胶印机高速印刷条件下的动态特性,针对胶印机齿轮传动系统动力学问题,建立了多级平行轴齿轮传动系统动力学模型,并对其进行动态优化设计.首先,描述了齿轮传动系统的时变啮合刚度、静态传动误差、啮合阻尼、动态啮合力和滚动轴承刚度表达式,并利用集中参数法建立了多级平行轴齿轮传动系统动力学模型;然后,运用Runge-Kutta法对齿轮传动系统动力学方程进行数值求解;最后,采用序列二次规划法对齿轮系统进行参数优化,并对其进行齿廓修形.数值计算结果表明,优化后齿轮系统的动态特性在啮合刚度、单齿载荷、动态啮合力、动态传动误差和滚筒相对滑动速度方面都有提高,为解决胶印机高速印刷条件下动态特性不良问题开拓了一条新途径.     

齿轮传动误差的平均法测试原理

齿轮传动误差可采用不同的测试方法来获得。本文阐述了采用平均方法测试具轮传动误差的原理并给出求平均值系统及相应的测量结果，实践证明，该城齿轮回转时测试其传动误差是很有效的，其动态运动和理论计算是相符合的。     

同轴面齿轮分扭传动的动态均载特性

为了解决同轴面齿轮分扭传动在工程应用中的载荷分配不均问题,针对该传动构型不均载机理与动态均载特性展开研究。从功率流的角度分析了同轴面齿轮分扭传动中载荷分配不均问题,基于变形协调基本原理推演了支路载荷分配的过程,指出了影响载荷分配的主要因素;利用多啮合齿轮系统快速建模方法建立了同轴面齿轮分扭传动系统弯扭轴耦合集中参数齿轮动力学模型,并基于动态啮合力的求解定义了系统动态均载性能的衡量方法;分析了同轴面齿轮分扭传动系统中各齿轮副综合啮合误差,并给出了支路无载传动误差的计算方法;通过算例,研究了支撑刚度与无载传动误差对系统动态均载性能的影响规律。研究结果表明:同轴面齿轮分扭传动不均载产生的本质原因是各支路的刚度及无载传动误差参数不对称;输入齿轮及两惰轮径向支撑刚度对系统均载性能影响较大;调整无载传动误差可以有效地改善系统均载性能。研究结果对同轴面齿轮分扭传动的均载设计具有一定的参考意义。     

偏心端曲面齿轮副几何设计及分析

提出一种能够同时传递相交轴间的转动和移动的端曲面齿轮副。根据齿轮传动有关理论,设计了偏心端曲面齿轮副传动比,推导了偏心端曲面齿轮副节曲线。通过齿轮啮合原理,建立了该齿轮副的啮合方程和齿面方程,研究了偏心端曲面齿轮副压力角的变化规律,并使用SolidWorks的API接口进行二次开发,实现了偏心端曲面齿轮副的三维建模。分析结果表明偏心端曲面齿轮副设计方法能够实现更大的传动比和压力角,满足更多的潜在工程应用。      

正交面齿轮传动系统的非线性振动特性

基于集中参数理论,考虑支撑的弹性变形、啮合齿轮副的时变啮合刚度激励和误差激励,建立正交面齿轮传动系统的多自由度弯曲-扭转-轴向移动耦合振动三维空间动力学模型;采用有限元方法计算点接触面齿轮传动系统的轮齿啮合刚度;借助动态相对传动误差,合并两轮转动自由度,将系统等效处理为5自由度非线性振动方程;采用自适应变步长Runge-Kutta数值积分方法,获得该系统的动态响应,并分析间隙对动载荷系数的影响。研究结果表明:随着啮合频率的变化,系统将出现单周期、2倍周期、拟周期和混沌响应;在周期响应状态下动载荷系数对间隙较敏感;间隙的改变对齿轮副的冲击状态没有影响,需通过调整支撑刚度等参数来实现单边冲击。     

一种新的直齿轮复合修形设计方法

以直齿轮齿廓修形量、齿廓修形高度、齿廓修形幂指数、齿向修形量这4个基本参数为变量,取动态传递误差峰峰值、最大接触应力加权最小为优化目标,使用有限元方法计算接触应力;考虑轴承、轴、陀螺力等因素的影响,使用有限元节点法计算动态传递误差,以Kriging方法为优化方法,构建一种新的直齿轮复合修形设计方法,并通过一对实际齿轮传动来验证计算模型。研究结果表明:用所提出的方法优化后得到齿轮动态传递误差峰峰值相对于优化前降低75.98%,最大接触应力降低21.48%,这表明所提出的复合修形优化方法对齿轮修形设计具有参考与应用价值。     

模糊PID控制器的性能研究

介绍了常规PID控制器,模糊控制器和模糊PID控制器的设计方法,通过仿真分析,比较其在不同系统模型下的控制效果。从而证明模糊PID控制器不仅能够适应系统参数的变化,保持系统响应曲线动态特性,而且能够消除系统的稳态误差,达到较好的静态特性。     

参外联合激励下直齿轮副的非线性动力学

建立了考虑间隙、时变刚度和静态传递误差的直齿轮副动力学模型,利用增量谐波平衡法研究了这一类模型的周期解,得到了任意阶近似解的统一形式.将增量谐波平衡法所得结果和数值结果进行比较,二者吻合良好.最后研究了阻尼比和激励水平对幅频曲线的影响,发现增大阻尼比和激励水平均可以控制齿轮系统的碰撞现象,所得结果可以用于分析和控制齿轮系统的动力学.     

滑动摩擦和啮合相位对齿轮中心双流传动动力学的影响

为了研究滑动摩擦和相位调谐对齿轮中心双流传动动力学的影响,建立了考虑时变啮合刚度、阻尼、滑动摩擦、相位及支承刚度和阻尼的齿轮中心双流传动系统扭转－横向振动耦合模型。通过对渐开线直齿轮副啮合过程的分析,推导了系统中与摩擦有关的计算公式,并采用数值仿真法研究了滑动摩擦、相位调谐对齿轮动态传动误差和支承动载荷的影响,研究结果表明滑动摩擦对齿轮支承动载荷影响很大,采用相位调谐可有效地降低系统动态传动误差及中心轮的支承动载荷。